Java位运算在程序设计中的使用:位掩码(BitMask)

在Java中,位运算符有很多,例如与(&)、非(~)、或(|)、异或(^)、移位(<<和>>)等。这些运算符在日常编码中很少会用到。

在下面的一个例子中,会用到位掩码(BitMask),其中包含大量的位运算。不只是在Java中,其他编写语言中也是可以使用的。

例如,在一个系统中,用户一般有查询(Select)、新增(Insert)、修改(Update)、删除(Selete)四种权限,四种权限有多种组合方式,也就是有16中不同的权限状态(2的4次方)。

一般情况下会想到用四个boolean类型变量来保存:

Permission.java

public class Permission {

// 是否允许查询
private boolean allowSelect;

// 是否允许新增
private boolean allowInsert;

// 是否允许删除
private boolean allowDelete;

// 是否允许更新
private boolean allowUpdate;

public boolean isAllowSelect() {
return allowSelect;
}

public void setAllowSelect(boolean allowSelect) {
this.allowSelect = allowSelect;
}

public boolean isAllowInsert() {
return allowInsert;
}

public void setAllowInsert(boolean allowInsert) {
this.allowInsert = allowInsert;
}

public boolean isAllowDelete() {
return allowDelete;
}

public void setAllowDelete(boolean allowDelete) {
this.allowDelete = allowDelete;
}

public boolean isAllowUpdate() {
return allowUpdate;
}

public void setAllowUpdate(boolean allowUpdate) {
this.allowUpdate = allowUpdate;
}
}

上面用四个boolean类型变量来保存每种权限状态。下面是另外一种方式,使用位掩码的话,用一个二进制数即可,每一位来表示一种权限,0表示无权限,1表示有权限。
NewPermission.java

public class NewPermission {
// 是否允许查询,二进制第1位,0表示否,1表示是
public static final int ALLOW_SELECT = 1 << 0; // 0001

// 是否允许新增,二进制第2位,0表示否,1表示是
public static final int ALLOW_INSERT = 1 << 1; // 0010

// 是否允许修改,二进制第3位,0表示否,1表示是
public static final int ALLOW_UPDATE = 1 << 2; // 0100

// 是否允许删除,二进制第4位,0表示否,1表示是
public static final int ALLOW_DELETE = 1 << 3; // 1000

// 存储目前的权限状态
private int flag;

/**
* 重新设置权限
*/
public void setPermission(int permission) {
flag = permission;
}

/**
* 添加一项或多项权限
*/
public void enable(int permission) {
flag |= permission;
}

/**
* 删除一项或多项权限
*/
public void disable(int permission) {
flag &= ~permission;
}

/**
* 是否拥某些权限
*/
public boolean isAllow(int permission) {
return (flag & permission) == permission;
}

/**
* 是否禁用了某些权限
*/
public boolean isNotAllow(int permission) {
return (flag & permission) == 0;
}

/**
* 是否仅仅拥有某些权限
*/
public boolean isOnlyAllow(int permission) {
return flag == permission;
}
}

NewPermission代码中,用四个常量表示了每个二进制位代码的权限项。
例如:
ALLOW_SELECT = 1 << 0 转成二进制就是0001,二进制第一位表示Select权限,
ALLOW_INSERT = 1 << 1 转成二进制就是0010,二进制第二位表示Insert权限
......
private int flag存储了各种权限的启用和停用状态,相当于代替了Permission中的四个boolean类型的变量。
用flag的四个二进制位来表示四种权限的状态,每一位的0和1代表一项权限的启用和停用:

flag    删除    修改    新增    查询     
1(0001)    0    0    0    1    只允许查询(即等于ALLOW_SELECT)
2(0010)    0    0    1    0    只允许新增(即等于ALLOW_INSERT)
4(0100)    0    1    0    0    只允许修改(即等于ALLOW_UPDATE)
8(1000)    1    0    0    0    只允许删除(即等于ALLOW_DELETE)
3(0011)    0    0    1    1    只允许查询和新增
0    0    0    0    0    四项权限都不允许
15(1111)    1    1    1    1    四项权限都允许
...等等,不一一列举。
使用位掩码的方式,只需要用一个大于或等于0且小于16的整数即可表示所有的16种权限的状态。
此外,还有很多设置权限和判断权限的方法,用到了很多位运算,例如

public void enable(int permission) {
flag |= permission; // 相当于flag = flag | permission;
}

这个方法是在现有的权限基础上添加一项或多项权限。
添加一项Update权限:
permission.enable(NewPermission.ALLOW_UPDATE);
假设现有权限只有Select,也就是flag是0001。
执行以上代码:
flag = 0001 | 0100,也就是0101,便拥有了Select和Update两项权限。
添加Insert、Update、Delete三项权限:

permission.enable(NewPermission.ALLOW_INSERT 
| NewPermission.ALLOW_UPDATE | NewPermission.ALLOW_DELETE);
NewPermission.ALLOW_INSERT | NewPermission.ALLOW_UPDATE | NewPermission.ALLOW_DELETE运算结果是1110。
假设现有权限只有Select,也就是flag是0001。
flag = 0001 | 1110,也就是1111,便拥有了这四项权限,相当于添加了三项权限。
上面的设置如果使用Permission类的话,就需要下面三行代码:

permission.setAllowInsert(true);
permission.setAllowUpdate(true);
permission.setAllowDelete(true);
其他方法不再一一解释。
下面对比Permission和NewPermission两种方式:

1.设置仅允许Select和Insert权限

Permission

permission.setAllowSelect(true);
permission.setAllowInsert(true);
permission.setAllowUpdate(false);
permission.setAllowDelete(false);
NewPermission
permission.setPermission(NewPermission.ALLOW_SELECT | NewPermission.ALLOW_INSERT);
2.判断是否允许Select和Insert、Update权限
Permission

if (permission.isAllowSelect() && permission.isAllowInsert() && permission.isAllowUpdate())
NewPermission
if (permission. isAllow (NewPermission.ALLOW_SELECT 
| NewPermission.ALLOW_INSERT | NewPermission.ALLOW_UPDATE))
3.判断是只否允许Select和Insert权限

Permission

if (permission.isAllowSelect() && permission.isAllowInsert() 
&& !permission.isAllowUpdate() && !permission.isAllowDelete())
NewPermission

if (permission. isOnlyAllow (NewPermission.ALLOW_SELECT | NewPermission.ALLOW_INSERT))


二者对比可以感受到MyPermission位掩码方式相对于Permission的优势,可以节省很多代码量,位运算是底层运算,效率也非常高,而且理解起来也很简单。


附:

在Java反射中,java.lang.reflect.Modifier是用来判断类、成员变量、方法等包含的修饰符。在Modifier的源代码中可以看到:

public static final int PUBLIC = 0x00000001;
public static final int PRIVATE = 0x00000002; 
public static final int PROTECTED = 0x00000004; 
public static final int STATIC = 0x00000008; 
public static final int FINAL = 0x00000010; 
public static final int SYNCHRONIZED = 0x00000020;
// ......
public static boolean isProtected(int mod) {
return (mod & PROTECTED) != 0;
}
public static boolean isStatic(int mod) {
return (mod & STATIC) != 0;
}
这里使用二进制位来表示是否有某个修饰符。

原文:https://blog.csdn.net/xiao__gui/article/details/11701893 

 

posted @ 2019-05-10 13:20  looyee  阅读(301)  评论(0编辑  收藏  举报